Indhold
- Strukturen af centriolen
- Centrosomet som en del af cytoskelettet
- Centrosomets rolle i celdivision
- Centriole-replikation
- Roll i Cilia-formation
Det centrosom ("mellemkrop") er en struktur, der findes i cellerne i de fleste planter og dyr. Det er fra denne organelle, proteinstrukturer, der er kendt som mikrotubuli form og udvid.
Disse mikrotubulier kommer fra mikrotubulusorganiseringscentret (MTOC) og er integreret i et antal eukaryote cellefunktioner og processer gennem en cellers levetid. De er måske bedst kendt for deres vigtige rolle i processen med celledeling, som inkluderer mitose (opdelingen af et cellekernemateriale i datterkerner) fulgte i kort rækkefølge af cytokinese (opdelingen af en hel celle i datterceller).
Denne opdelingsproces formidles af centrioler af centrosomer.
Strukturen af centriolen
Centrosomer er strukturer, der indeholder centriolerne, der giver anledning til mikrotubulerne, der fungerer som den mitotiske spindel. Det er meget at forestille sig, så et kig på hver af disse i termer giver en klarere idé om den fysiske opsætning af centrosomer.
I løbet af interfase, som er den periode, i hvilken en celle ikke aktivt deler sig, hver celle indeholder et centrosom, der inkluderer et par centrioler. Hver af disse centrioler består af ni mikrotubuletripletter i et cylindrisk arrangement; med andre ord inkluderer en enkelt centriole i alt 27 mikrotubuli løber fra ende til ende. De to centrioler er vinkelret på hinanden. Tripletterne selv ligner små parallelle rør, der er i en linje.
Læs mere om, hvad der sker i interfase.
Også under interfase replikeres alle cellernes basiske komponenter, inklusive centrosomet og dets par centrioler. Oprindeligt forbliver de to centrosomer eller par centrioler i tæt fysisk nærhed. Når mitose er fuldt i gang, er de to centrioler migrere mod modsatte ender af cellen, der forbereder sig på at opdeles i to datterceller.
Centrosom vs. Centromere: Hverken "centrosom" eller "centriole" bør forveksles med centromer, som er det fysiske kryds mellem søsterkromatiderne i et kromosom, der forbereder sig til at opdele som en del af mitose.)
Som nævnt har mikrotubulier en række forskellige funktioner i celler, men deres hovedformål i celledeling er at tjene som spindelfibrene, der hjælper med at kontrollere og udføre adskillelsen af cellulære komponenter under opdelingsprocessen.
Centrosomet som en del af cytoskelettet
Ud over at deltage i mitose, centrosomet spiller en vital strukturel rolle i cellen ved at generere mikrotubuli der danner cytoskelet, det er det, der giver celler deres form og integritet.
Selvom det måske er fristende at forestille sig celler som skrøbelige, gelatinøse kloder, der er lidt mere end runde beholdere, er hver celle ekstremt dynamisk, inklusive dens membran, der omhyggeligt styrer, hvilke stoffer der måske ikke kan passere ind i og uden for cellen.
Læs mere om hovedfunktionen i mikrotubulusceller.
Deres formål ligner det på din egen krops skelet, der giver resten af dig din generelle fysiske form og fungerer som et rack af slags, der indeholder dine andre vigtige fysiske komponenter - dine organer, muskler og væv.
Cytoskeletarrangement og sammensætning: Mikrotubulerne, der danner cytoskelettet, er gevindet over cytoplasmaet i celleens indre, og danner en række seler mellem cellernes grænse og dens kerne tæt på midten. Disse rør består til gengæld af monomere enheder lavet af et kaldet protein tubulin.
Denne tubulin, som mange proteiner i naturen, findes i en række forskellige undertyper; de mest almindelige findes i mikrotubuli er:
Kun i nærværelse af et centrosom danner disse monomerer spontant sig til mikrotubuli, på meget samme måde, måske som æg, sukker og chokolade kun forme sig til cookies i nærværelse af et menneskebemandet køkken.
Derudover kaldes proteiner dyneins og kinesiner deltage i mitose; disse hjælper med at orientere enderne af mikrotubulerne til deres korrekte placeringer langs eller i nærheden af de snart til delte kromosomer, som stiller op langs metafasepladen.
Betydningen af centrosomer: Det vides endnu ikke, hvordan nøjagtigt duplikering af centrosomer under interfase finder sted. Det bemærkes også, at selvom centrosomer og centrioler forekommer i de fleste planteceller, mitose kan forekomme i planter i fravær af disse strukturer. I nogle dyreceller kan mitose faktisk fungere, selv når centriolerne er blevet målrettet ødelagt, men dette resulterer generelt i et usædvanligt stort antal replikationsfejl.
Det antages derfor centrosomer hjælper med at give en grad af kontrol igennem hele processen, og biokemikere stræber efter at belyse mekanismerne hertil, fordi de sandsynligvis er vigtige i genesis og progression af kræft og andre lidelser, der er betinget af celle replikation og opdeling.
••• Dana Chen | SciencingCentrosomets rolle i celdivision
Celleinddeling er en vigtig komponent i cellebiologi. Centrosomer spiller en vigtig rolle denne proces.
Husk, at de to centrioler i et enkelt centrosom er orienteret i vinkelret på hinanden, hvilket betyder, at mikrotubulerne i disse centrioler bliver opstillet i en af to gensidigt lodrette retninger. Husk også, at de to centrosomer i en endnu-ikke-helt-opdelende celle ligger på modsatte ender af interfase-cellen.
En implikation af denne geometri er, at når spindelfibre i mitose begynder at dannes, de strækker sig fra hver side (eller “pol”) Af cellen mod dens centrum, hvor celledeling i sidste ende er mest tydelig, og de strækker sig også eller "fan" udad i en række retninger fra hver centrosom selv.
Prøv at holde dine lukkede næve holdt lidt fra hinanden, og åbn dem derefter langsomt, mens du strækker dine nyligt synlige fingre mod hinanden; dette giver et generelt billede af, hvad der udspiller sig ved centrosomerne, når mitosen fortsætter.
Mitose i sig selv inkluderer fire faser (undertiden opført som fem). I rækkefølge er disse:
Nogle kilder inkluderer også prometafasen mellem profase og metafase. Efterhånden som mitose kommer i gang, bevæger mikrotubulerne, der vokser fra den begynnende mitotiske spindel ved hver pol mod midten af cellen, hvor de replikerede kromosomer arrangeret parvis ligger langs den såkaldte metafaseplade (en usynlig linje, langs hvilken spaltningen af kernen forekommer).
Disse varierende ender af spindelfibrene vinder op på et af tre steder: på kinetochoren af hvert kromosompar, som er strukturen, hvorpå kromosomer faktisk adskiller sig; på kromosomernes arme; og i selve cytoplasmaet godt på den anden side af cellen, tættere på det modsatte centrosom end disse fibers oprindelsessted.
Spindelfibre under drift: Omfanget af ankerpunkter i spindelfibrernes ender vidner om den mitotiske proces elegance og kompleksitet. Det er en slags "dragkamp", men en, der skal være ekstremt godt koordineret, så division "løber gennem" nøjagtigt midten af hvert kromosompar for at sikre, at hver dattercelle modtager nøjagtigt et kromosom fra hvert par.
Spindelfibrene udfører derfor en del "skubning" såvel som meget "trækning" for at sikre, at celledeling ikke kun er kraftig, men nøjagtig. Mikrotubulerne deltager alene i opdelingen af kernen, men deltager også i opdelingen af hele cellen (dvs. cytokinesis) og genindkapslingen af hver nye dattercelle i sin egen cellemembran.
En måde at forestille sig alt dette på: Celler har ikke muskler, men mikrotubulerne er omtrent så tæt som cellekomponenter kommer.
Centriole-replikation
Som anført replikerer centrosomerne i celler under interfase, den relativt lange del af cellecyklussen mellem mitotiske opdelinger. Replikeringen af centrioler i centrosomer er ikke fuldt ud konservativ, hvilket betyder, at de dannede to dattercentrioler ikke er helt identiske, som det ville forekomme i en konservativ proces. I stedet er centriole-replikation semikonservativ.
Mens den nøjagtige mekanisme til centrosomreplikation under S-fase (syntese fase) af celleinterfase, der stadig skal forstås fuldt ud, har videnskabsmænd indset, at når en centriole deler sig, en af de resulterende centrioler bevarer egenskaberne ved "mor" og kan generere operationelle mikrotubuli.
Denne centriole har "stamcelle-lignende" egenskaber, hvorimod den anden, "datteren" bliver fuldstændigt differentieret. Hver opdelende celle har et mor-datter-centriolepar ved hver pol, så hver ny dattercelle indeholder, som du måske forventer, en modercentriole og en dattercentriole i hvert par. I løbet af den næste fase, der snart følger, vil denne centriole opdele for igen at skabe to moder centriole-datter centriolepar.
Centrioler i differentierede strukturer: De subtile forskelle i funktion mellem de retvinklede centrioler i hvert par bliver tydelige, når for eksempel modercentriolen fastgøres til det indre af cellens plasmamembran for at danne en struktur kaldet en basallegeme. Denne krop er normalt en del af en cilium eller en hårlignende multi-mikrotubulusudvidelse, der ikke er bevægelig; det vil sige, den bevæger sig ikke.
Nogle cilier (flertallet af “cilium”) form flageller (ental “flagellum”), der bevæger sig, og ofte fremkalder hele celler langs, mens de i andre tilfælde tjener som miniatyrbesøg af en slags, der renser affald fra regionen af flagellum.
Mens biologer har meget at lære om den nøjagtige dynamik i centrosomer, giver kræft et vindue i, hvad der går galt med centrosomer i tilfælde af unormal celledeling. Forskere har for eksempel observeret det kræftceller indeholder ofte usædvanlige antal centrosomer i stedet for den forventede en eller to, og visse anticancer-medikamenter (for eksempel Taxol og vincristin) udøver deres virkninger ved at forstyrre mikrotubulesamlingen.
Roll i Cilia-formation
Et flagellum er et udvalg af mikrotubuli, der giver mulighed for bevægelse, som i tilfælde af en sædcelle. Et flagellum stammer fra et enkelt basallegeme på den indre overflade af plasmamembranen. Således indeholder en sædcelle et enkelt centriolepar.
Fordi en sædcelle endelig skæbne er at smelte sammen med en æggecelle, og en ægcelle mangler en basallegeme, er det sædcellen, der sikrer, at en nydannet zygot (produktet af æg-sædforbindelse og det første trin i genereringen af en ny organisme i reproduktion) vil være i stand til at dele sig, da centriolen indeholder instruktioner og komponenter, der er nødvendige til opdelingsprocessen.
Nogle organismer har cilia på visse celler. Dette inkluderer nogle af cellerne i din egen luftvej. Det epitel (overfladeceller; din hud er en slags epitel), der linjer dine lunger danner et antal forbundne basallegemer, hvilket er, hvad et cilium faktisk er. De rørformede udvidelser af disse cilierede celler fungerer til at bevæge sig langs slim og partikler og beskytter derfor det indre af lungerne.